JP4027303B2 - Rankine cycle equipment - Google Patents

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Description

本発明はランキンサイクル装置に関し、特に、例えば車載エンジンの排熱エネルギを機械エネルギに変換する車載用装置として用いられるランキンサイクル装置に関する。   The present invention relates to a Rankine cycle apparatus, and more particularly to a Rankine cycle apparatus used as an in-vehicle apparatus that converts, for example, exhaust heat energy of an in-vehicle engine into mechanical energy.

従来、熱エネルギを機械的な仕事に変換するシステムとしてランキンサイクル装置が知られている。ランキンサイクル装置は、循環系を形成する密閉状態の配管システムにおいて、水を液相状態および気相状態で循環させる構造を有するものである。ランキンサイクル装置は、給水ポンプユニットと蒸発器と膨張機と凝縮器を有し、これらを接続する配管で循環回路を形成する。   Conventionally, a Rankine cycle apparatus is known as a system for converting thermal energy into mechanical work. The Rankine cycle apparatus has a structure in which water is circulated in a liquid phase state and a gas phase state in a sealed piping system that forms a circulation system. The Rankine cycle apparatus has a feed water pump unit, an evaporator, an expander, and a condenser, and forms a circulation circuit by piping connecting them.

ランキンサイクル装置の概略的構成を図19に示す。図19では、車載用ランキンサイクル装置を想定し、全体の構成を示すと共に、凝縮器の構造および内部状態が詳細に示されている。   FIG. 19 shows a schematic configuration of the Rankine cycle apparatus. In FIG. 19, the on-board Rankine cycle device is assumed, the entire configuration is shown, and the structure and internal state of the condenser are shown in detail.

図19において、ランキンサイクル装置は、給水ポンプユニット110と蒸発器111と膨張機107と凝縮器100を備える。これらの要素は配管108,115で接続され、循環回路が形成される。給水ポンプユニット110に基づき配管115を通して毎分所定量で送り出される水(液相)は、蒸発器111で熱を与えられ、水蒸気(気相)になる。この水蒸気は次の配管115を通して膨張機107に送られ、ここで膨張作用を生じる。膨張機107での水蒸気の膨張作用で機械装置(図示せず)を駆動することにより機械的な仕事が行われる。その後、降温降圧し膨張作用を終了した水蒸気は配管108を通って凝縮器100へ送られ、ここで水蒸気の状態から水の状態に戻される。その後、配管115を通って給水ポンプユニット110に戻され、再び給水ポンプユニット110から送出され、上記の作用を繰り返すことになる。上記において蒸発器111はエンジンの排気口から延設された排気管から熱を受ける構造となっている。なおランキンサイクル装置の構造例を示す文献として例えば特許文献1を挙げることができる。   In FIG. 19, the Rankine cycle apparatus includes a feed water pump unit 110, an evaporator 111, an expander 107, and a condenser 100. These elements are connected by pipes 108 and 115 to form a circulation circuit. The water (liquid phase) sent out at a predetermined amount per minute through the pipe 115 based on the water supply pump unit 110 is heated by the evaporator 111 and becomes water vapor (gas phase). This water vapor is sent to the expander 107 through the next pipe 115, where an expansion action occurs. Mechanical work is performed by driving a mechanical device (not shown) by the expansion action of water vapor in the expander 107. Thereafter, the water vapor whose temperature has been lowered and finished the expansion action is sent to the condenser 100 through the pipe 108, where it is returned from the water vapor state to the water state. Then, it returns to the feed water pump unit 110 through the piping 115, and is sent out from the feed water pump unit 110 again, and the above operation is repeated. In the above, the evaporator 111 is structured to receive heat from an exhaust pipe extending from the exhaust port of the engine. For example, Patent Document 1 can be cited as a document showing an example of the structure of the Rankine cycle device.

次に、上記車載用ランキンサイクル装置での凝縮器100の構造と作用を詳述する。   Next, the structure and operation of the condenser 100 in the in-vehicle Rankine cycle device will be described in detail.

車載用ランキンサイクル装置の凝縮器100は、水蒸気導入室101と、集水室102と、これらの2つの室を上下方向に接続する多数の冷却パイプ103を備えている。図19では1本の冷却パイプ103のみを誇張して示している。冷却パイプ103の内部におけるほぼ上半分は水蒸気(気相部分)104であり、ほぼ下半分は水(液相部分)105である。水蒸気104の部分では、水蒸気導入室101から冷却パイプ103に導入された作動媒体の大部分が気相状態にある。水105の部分では、冷却パイプ103を流れる作動媒体の大部分が液相状態(凝縮水)にある。水蒸気104と水105の境界部が液面位置112となる。冷却パイプ103の背後(図19中右側)には1台の冷却ファン106が備えられ、駆動される。冷却ファン106の周囲はシュラウド106aに囲まれている。通常、電子制御ユニットによって凝縮器100の出口の水温に基づいて冷却ファン106の動作を制御する。冷却パイプ103は、その上側端部から下側端部まで、1台の冷却ファン106によって同時に送風され、冷却される。   The condenser 100 of the in-vehicle Rankine cycle device includes a water vapor introduction chamber 101, a water collection chamber 102, and a large number of cooling pipes 103 that connect these two chambers in the vertical direction. In FIG. 19, only one cooling pipe 103 is exaggerated. The upper half of the inside of the cooling pipe 103 is water vapor (gas phase portion) 104, and the lower half is water (liquid phase portion) 105. In the portion of the water vapor 104, most of the working medium introduced into the cooling pipe 103 from the water vapor introduction chamber 101 is in a gas phase. In the portion of the water 105, most of the working medium flowing through the cooling pipe 103 is in a liquid phase state (condensed water). The boundary between the water vapor 104 and the water 105 is the liquid surface position 112. A cooling fan 106 is provided behind the cooling pipe 103 (right side in FIG. 19) and driven. The periphery of the cooling fan 106 is surrounded by a shroud 106a. Usually, the operation of the cooling fan 106 is controlled by the electronic control unit based on the water temperature at the outlet of the condenser 100. The cooling pipe 103 is simultaneously blown and cooled by a single cooling fan 106 from its upper end to its lower end.

上記凝縮器100は次のように動作する。ランキンサイクル装置の運転に伴って膨張機107から降温降圧し排出された比較的に低温の水蒸気は、低圧水蒸気配管108を経て凝縮器100の水蒸気導入室101に導入され、冷却パイプ103に流入する。冷却ファン106に吸引された冷却風109が凝縮器100に供給される。凝縮器100の上流側の水蒸気104、つまり冷却パイプ103内に水蒸気と水が混在している部分には冷却ファン106によって強い冷却風が作用し、水蒸気が液化する際に放出する潜熱が冷却風によって有効に回収される。また、凝縮器100の下流側の水105、つまり冷却パイプ103内に実質的に水だけが存在している部分にも、冷却ファン106による冷却風が作用する。凝縮器100の冷却パイプ103内で凝縮した水は集水室102に集められる。その後、前述の通り、給水ポンプユニット110で加圧されて蒸発器111に供給される。   The condenser 100 operates as follows. Relatively low temperature steam discharged from the expander 107 when the Rankine cycle apparatus is cooled down is introduced into the steam introduction chamber 101 of the condenser 100 through the low pressure steam pipe 108 and flows into the cooling pipe 103. . Cooling air 109 sucked by the cooling fan 106 is supplied to the condenser 100. Strong cooling air acts on the water vapor 104 upstream of the condenser 100, that is, the portion where water vapor and water are mixed in the cooling pipe 103, by the cooling fan 106, and the latent heat released when the water vapor is liquefied is the cooling air. Is effectively recovered. Cooling air from the cooling fan 106 also acts on the water 105 on the downstream side of the condenser 100, that is, the portion where only water is substantially present in the cooling pipe 103. Water condensed in the cooling pipe 103 of the condenser 100 is collected in the water collection chamber 102. Thereafter, as described above, the water is pressurized by the feed water pump unit 110 and supplied to the evaporator 111.

上記のような車載ランキンサイクル装置において何らかのシステム異常により高温蒸気が異常に高い圧力になった場合、周囲機器の機能を損なうことなく、速やかに異常に高い圧力状態から通常の圧力状態へ戻す必要がある。   When the high-temperature steam becomes abnormally high pressure due to some system abnormality in the on-vehicle Rankine cycle device as described above, it is necessary to quickly return from the abnormally high pressure state to the normal pressure state without impairing the functions of the surrounding equipment. is there.

そこで、特許文献2では、水蒸気が通過する配管側に安全弁を設けている。すなわち、特許文献2では、蒸発器吐出側と凝縮器吸入側とを圧力安全弁を介設する分岐ラインにて短絡し、蒸発器の内圧が高いとき、凝縮器に水蒸気をバイパスするようにしている。さらに特許文献3では、凝縮器とタンク間、および蒸発器出口に回路閉成する制御弁を設け、無通電、運転停止時に膨張機・凝縮器内に液体充満を防ぐようにしている。しかしながら、上記特許文献2に記載される構成では、蒸気を通す配管での弁で調整を行っているだけなので、蒸発器側の高圧の水蒸気を制御することは困難である。また、特許文献3では、凝縮器とタンク間での制御弁によるものなので、ポンプと蒸発器間での圧力増加に対して緊急の時の速い応答がしにくいという問題点がある。
特開2002−115504公報 特開昭49−92439号公報 実開昭58−124603号公報
Therefore, in Patent Document 2, a safety valve is provided on the pipe side through which water vapor passes. That is, in Patent Document 2, the evaporator discharge side and the condenser suction side are short-circuited at a branch line provided with a pressure safety valve, and when the internal pressure of the evaporator is high, water vapor is bypassed to the condenser. . Further, in Patent Document 3, a control valve for closing a circuit is provided between the condenser and the tank and at the outlet of the evaporator so as to prevent the expansion machine / condenser from being filled with liquid when no power is supplied and the operation is stopped. However, in the configuration described in Patent Document 2, it is difficult to control the high-pressure water vapor on the evaporator side because adjustment is performed only by a valve in a pipe through which steam passes. Moreover, since it is based on the control valve between a condenser and a tank in patent document 3, there exists a problem that a quick response at the time of emergency is difficult with respect to the pressure increase between a pump and an evaporator.
JP 2002-115504 A JP 49-92439 A Japanese Utility Model Publication No. 58-124603

本発明の課題は、ランキンサイクル装置の回路内に位置し構成する膨張機や蒸発器等のいずれかの装置に作動媒体の流れが滞る等による回路内の、膨張機や蒸発器等の許容限度圧を超える高圧が生じた場合、各装置の保全および再稼動可能とすべく、速やかに圧力を下げることはもとより、圧力を下げるために回路外へ高温高圧の作動媒体を排出させる場合に、作動媒体自体の降温降圧化を図り、排気装置等の周辺機器への排出作動媒体による影響を少なくすることにある。また、本発明の課題は、蒸発器側の高圧の水蒸気やポンプと蒸発器間での水の急激な許容限度圧を越えた圧力増加に対して緊急の時の速い応答で圧力を下げにくいということを解消することにある。   The problem of the present invention is that the allowable limit of the expander, evaporator, etc. in the circuit due to the flow of the working medium stagnant in any device such as the expander, evaporator, etc. that is located in the circuit of the Rankine cycle apparatus. When a high pressure exceeding the pressure is generated, not only the pressure is lowered quickly but also the high-temperature and high-pressure working medium is discharged out of the circuit in order to reduce the pressure so that each device can be maintained and restarted. The purpose is to lower the temperature of the medium itself and to reduce the influence of the exhaust working medium on peripheral devices such as an exhaust device. Further, the problem of the present invention is that it is difficult to reduce the pressure with a quick response in an emergency in response to a pressure increase exceeding the permissible limit pressure of water between the high-pressure water vapor on the evaporator side and the pump and the evaporator. It is to eliminate that.

本発明の目的は、上記の課題に鑑み、回路内の、膨張機や蒸発器等の許容限度圧を超える高圧が生じた場合、各装置の保全および再稼動可能とすべく、速やかに圧力を下げることはもとより、圧力を下げるために回路外へ高温高圧の作動媒体を排出させる場合に、作動媒体自体の降温降圧化を図り、排気装置等の周辺機器への排出作動媒体による影響を少なくするランキンサイクル装置を提供することにある。   In view of the above-described problems, the object of the present invention is to promptly apply pressure in order to maintain and restart each device when a high pressure exceeding an allowable limit pressure such as an expander or an evaporator occurs in the circuit. In addition to lowering the pressure, when discharging the high-temperature and high-pressure working medium to the outside of the circuit to lower the pressure, the temperature of the working medium itself is lowered and the influence of the discharged working medium on peripheral devices such as exhaust devices is reduced. It is to provide a Rankine cycle device.

本発明に係るランキンサイクル装置は、上記の目的を達成するために、次のように構成される。   The Rankine cycle device according to the present invention is configured as follows in order to achieve the above object.

第1のランキンサイクル装置(請求項1に対応):ランキンサイクル装置は、熱源からの熱により液相作動媒体を加熱して気相作動媒体に相変化させる蒸発器と、蒸発器が排出した気相作動媒体の熱エネルギを機械エネルギに変換する膨張機と、膨張機が排出した気相作動媒体を冷却して液相作動媒体に戻す凝縮器と、凝縮器が排出した液相作動媒体を加圧して蒸発器に供給する供給ポンプとを閉回路内に備えている。このランキンサイクル装置では、供給ポンプと蒸発器の間であって、作動媒体が液相状態にある閉回路中に、閉回路内の内圧が少なくとも膨張機または蒸発器の許容限度圧より低圧に設定された設定限度圧より高い圧力のとき、閉回路外へ作動媒体を排出する、排出弁装置を設け、さらに、排出弁装置から閉回路外へ排出される作動媒体の少なくとも一部を上記熱源の周りに排出する。
上記により、ランキンサイクル装置の回路内に位置し構成する膨張機や蒸発器等のいずれかの装置に作動媒体の流れが滞る等による回路内の、膨張機や蒸発器等の許容限度圧を超える高圧が生じた場合、排出(リリーフ)弁により、回路外への作動媒体の排出は初期において液相作動媒体を排出し、その後、降温降圧化された気相作動媒体(飽和蒸気)または凝縮水を排出することとなり、閉回路内の膨張機や蒸発器等の許容限度圧を超えることがないので、各装置の保全および再稼動可能となり、かつ閉回路外へ高温高圧の作動媒体を排出させる場合に、作動媒体自体の降温降圧化が図られており、排気装置等の周辺機器への排出作動媒体による影響を少なくすることができる。
さらに上記により、蒸発器の熱源および蒸発器そのものを排出作動媒体で冷却することにより、排出される排出作動媒体、特に気相作動媒体の温度を下げ、更なる低圧化が図ることができるので、さらに周囲の機器への影響を少なくでき、熱源(エンジン排気通路等)および蒸発器の過昇温による過熱も防止できる。
First Rankine cycle device (corresponding to claim 1): The Rankine cycle device includes an evaporator that heats a liquid-phase working medium by heat from a heat source to change the phase to a gas-phase working medium, and a gas discharged from the evaporator. An expander that converts thermal energy of the phase working medium into mechanical energy, a condenser that cools the gas phase working medium discharged from the expander and returns it to the liquid phase working medium, and a liquid phase working medium discharged from the condenser. A supply pump for supplying pressure to the evaporator is provided in the closed circuit. In this Rankine cycle device, the internal pressure in the closed circuit is set at a pressure lower than the allowable limit pressure of the expander or the evaporator between the supply pump and the evaporator and the working medium is in a liquid phase state. A discharge valve device is provided for discharging the working medium to the outside of the closed circuit when the pressure is higher than the set limit pressure , and at least a part of the working medium discharged from the discharge valve device to the outside of the closed circuit is supplied to the heat source. Drain around.
Due to the above , the allowable limit pressure of the expander, evaporator, etc. in the circuit is exceeded due to the flow of the working medium in any device such as the expander, evaporator, etc. located and configured in the circuit of the Rankine cycle device When high pressure occurs, the discharge (relief) valve discharges the working medium to the outside of the circuit at the initial stage, and then discharges the liquid-phase working medium, and then drops the temperature of the gas-phase working medium (saturated steam) or condensed water. Since the maximum allowable pressure of expanders and evaporators in the closed circuit is not exceeded, maintenance and re-operation of each device is possible, and high-temperature and high-pressure working medium is discharged outside the closed circuit. In this case, the temperature of the working medium itself is decreased and the influence of the discharged working medium on peripheral devices such as an exhaust device can be reduced.
Furthermore, by cooling the evaporator heat source and the evaporator itself with the exhaust working medium, the temperature of the exhaust working medium to be discharged, particularly the gas phase working medium can be lowered, and a further lower pressure can be achieved. Furthermore, the influence on surrounding equipment can be reduced, and overheating due to overheating of the heat source (such as the engine exhaust passage) and the evaporator can be prevented.

第2のランキンサイクル装置(請求項2に対応)は、上記の各構成において、好ましくは、排出弁装置は、排出される作動媒体を閉回路外へ導出し、閉回路外へ排出する排出通路を複数備え、排出通路中の少なくとも一部に流量制限装置を設けた。これにより、さらに、流量制御装置(オリフィス等)により、排出流量速度が調整可能となるので、周囲の機器への排出による影響度合いを調整でき、特に、高温である熱源(エンジン排気通路およびその廻り)および蒸発器等の冷却を急激な急冷とならない熱衝撃を抑制した排出流量速度として、保全、および再稼動可能とする適正な冷却を可能とした。In the second Rankine cycle device (corresponding to claim 2), in each of the above configurations, the discharge valve device preferably discharges the discharged working medium to the outside of the closed circuit and discharges it to the outside of the closed circuit. And a flow restriction device is provided in at least a part of the discharge passage. As a result, the discharge flow rate can be adjusted by a flow control device (orifice, etc.), so that the degree of influence due to discharge to surrounding equipment can be adjusted, and in particular, a high-temperature heat source (engine exhaust passage and its surroundings). ) And the cooling rate of the evaporator, etc., as a discharge flow rate that suppresses thermal shock that does not become sudden and rapid cooling, enabling proper cooling that enables maintenance and re-operation.

第3のランキンサイクル装置(請求項3に対応)は、上記の各構成において、好ましくは、排出弁装置は、少なくとも蒸発器よりも供給ポンプ側に近づけて配設した。これにより、蒸発器から遠くなり、その分、配管中の水が多量に確保できることから初期における液相作動媒体の排出量を多くでき、その後排出される気相作動媒体をさらに降温降圧化を促進でき低圧化が図れ、その排出圧力(流量速度)を弱めることができ、さらに周囲の機器への影響を少なくできる。In the third Rankine cycle device (corresponding to claim 3), in each of the above configurations, the discharge valve device is preferably arranged at least closer to the supply pump side than the evaporator. As a result, it becomes far from the evaporator, so that a large amount of water can be secured in the piping, so that the discharge amount of the liquid phase working medium in the initial stage can be increased, and the temperature reduction and pressure reduction of the discharged gas phase working medium is further promoted thereafter. The pressure can be reduced, the discharge pressure (flow rate) can be reduced, and the influence on surrounding equipment can be reduced.

第4のランキンサイクル装置(請求項4に対応)は、熱源からの熱により液相作動媒体を加熱して気相作動媒体に相変化させる蒸発器と、蒸発器が排出した気相作動媒体の熱エネルギを機械エネルギに変換する膨張機と、膨張機が排出した気相作動媒体を冷却して液相作動媒体に相変化させる凝縮器と、凝縮器が排出した液相作動媒体を加圧して蒸発器に供給する供給ポンプとを閉回路内に備えたランキンサイクル装置において、供給ポンプと蒸発器の間であって、作動媒体が液相状態にある閉回路中に、閉回路内の内圧が少なくとも膨張機または蒸発器の許容限度圧より低圧に設定された設定限度圧より高い圧力のとき、閉回路を大気に開放すると共に、回路内の作動媒体を閉回路外へ排出する、排出弁装置を、少なくとも蒸発器よりも供給ポンプの側に近づけて配設したことを特徴とする。A fourth Rankine cycle device (corresponding to claim 4) includes an evaporator that heats a liquid-phase working medium by heat from a heat source to change the phase to a gas-phase working medium, and a gas-phase working medium discharged from the evaporator. An expander that converts thermal energy into mechanical energy, a condenser that cools the gas phase working medium discharged from the expander and changes the phase to a liquid phase working medium, and pressurizes the liquid phase working medium discharged from the condenser In a Rankine cycle device having a supply pump for supplying to an evaporator in a closed circuit, the internal pressure in the closed circuit is between the supply pump and the evaporator and the working medium is in a liquid phase state. A discharge valve device that opens the closed circuit to the atmosphere and discharges the working medium in the circuit out of the closed circuit when the pressure is higher than the set limit pressure set lower than the allowable limit pressure of the expander or the evaporator. At least than the evaporator Close to the side of the pump, characterized in that disposed.
第5のランキンサイクル装置(請求項5に対応)は、上記の構成において、好ましくは、排出弁装置は、排出される作動媒体を閉回路外へ導出し、閉回路外へ排出する排出通路を複数備え、排出通路中の少なくとも一部に流量制限装置を設けたことを特徴とする。In the fifth Rankine cycle device (corresponding to claim 5), the discharge valve device preferably has a discharge passage for leading the discharged working medium out of the closed circuit and discharging it out of the closed circuit. A plurality of flow rate limiting devices are provided in at least a part of the discharge passage.

本発明によれば、ランキンサイクル装置の回路内に位置し構成する膨張機や蒸発器等のいずれかの装置に作動媒体の流れが滞る等による回路内の、膨張機や蒸発器等の許容限度圧を超える高圧が生じた場合、排出(リリーフ)弁により、回路外への作動媒体の排出は初期において液相作動媒体を排出し、その後、降温降圧化された気相作動媒体(飽和蒸気)または凝縮水を排出することとなり、閉回路内の膨張機や蒸発器等の許容限度圧を超えることがないので、各装置の保全および再稼動可能となり、かつ路外へ高温高圧の作動媒体を排出させる場合に、作動媒体自体の降温降圧化が図られており、排気装置等の周辺機器への排出作動媒体による影響を少なくすることができる。また、蒸発器側の高圧の水蒸気やポンプと蒸発器間での水の急激な許容限度圧を越えた圧力増加に対して緊急の時の速い応答で圧力を下げることができる。   According to the present invention, the allowable limit of the expander, the evaporator, etc. in the circuit due to the flow of the working medium in any of the expander, the evaporator, etc. located and configured in the circuit of the Rankine cycle apparatus. When a high pressure exceeding the pressure occurs, the discharge (relief) valve causes the working medium to be discharged to the outside of the circuit at the initial stage, and then the liquid-phase working medium is discharged. Or condensate will be discharged, and the allowable limit pressure of expanders and evaporators in the closed circuit will not be exceeded, so that each device can be maintained and restarted, and a high-temperature and high-pressure working medium can be installed outside the road. When discharging, the temperature of the working medium itself is lowered and the influence of the discharged working medium on peripheral devices such as an exhaust device can be reduced. In addition, the pressure can be lowered with a quick response in an emergency in response to a high pressure water vapor on the evaporator side or a pressure increase exceeding the sudden allowable limit pressure of water between the pump and the evaporator.

以下、本発明の好適な実施形態(実施例)を添付図面に基づいて説明する。   DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments (examples) of the invention will be described with reference to the accompanying drawings.

最初に、図1を参照して本発明に係るランキンサイクル装置の全体システムの構成を説明する。   First, the configuration of the entire system of the Rankine cycle device according to the present invention will be described with reference to FIG.

ランキンサイクル装置10は、蒸発器11と、膨張機12と、凝縮器13と、供給ポンプを備えた給水ポンプユニット14とから構成される。蒸発器11から膨張機12へは配管15により接続され、膨張機12から凝縮器13へは配管16により接続され、凝縮器13から給水ポンプユニット14へは配管17により接続され、給水ポンプユニット14から蒸発器11へは配管18により接続されている。かかる配管構造によって、ランキンサイクル装置10内で作動媒体が循環する循環回路が形成される。ランキンサイクル装置10において作動媒体は水または水蒸気である。   The Rankine cycle apparatus 10 includes an evaporator 11, an expander 12, a condenser 13, and a feed water pump unit 14 including a supply pump. The evaporator 11 is connected to the expander 12 by a pipe 15, the expander 12 is connected to the condenser 13 by a pipe 16, the condenser 13 is connected to the feed water pump unit 14 by a pipe 17, and the feed water pump unit 14 is connected. Is connected to the evaporator 11 by a pipe 18. With such a piping structure, a circulation circuit in which the working medium circulates in the Rankine cycle apparatus 10 is formed. In the Rankine cycle device 10, the working medium is water or steam.

ランキンサイクル装置10の循環回路は、水または水蒸気を循環させる外界に対して密閉された循環構造を有している。ランキンサイクル装置10の循環回路において、凝縮器13における破線P1で示された液面位置から給水ポンプユニット14を通って蒸発器11に水(液相)が移動する。図1で水の部分に係る配管17,18は太い実線で表現されている。また蒸発器11から膨張機12を通って凝縮器13の液面位置P1に到る部分は水蒸気(気相)が移動する。図1で水蒸気の部分に係る配管15,16は太い破線で表現されている。   The circulation circuit of the Rankine cycle apparatus 10 has a circulation structure sealed against the outside where water or water vapor is circulated. In the circulation circuit of the Rankine cycle apparatus 10, water (liquid phase) moves from the liquid surface position indicated by the broken line P <b> 1 in the condenser 13 to the evaporator 11 through the water supply pump unit 14. In FIG. 1, the pipes 17 and 18 related to the water portion are represented by thick solid lines. Further, water vapor (vapor phase) moves from the evaporator 11 through the expander 12 to the liquid level position P1 of the condenser 13. In FIG. 1, the pipes 15 and 16 relating to the water vapor portion are represented by thick broken lines.

また、ランキンサイクル装置10の低温域である、供給ポンプユニット14と蒸発器11の間の配管18には、分岐管200,201を設けて第1リリーフ弁22、第2リリーフ弁202を設け、作動媒体が液相状態にある回路中に、回路内の内圧が設定限度圧より高い高圧のとき、回路外へ作動媒体を排出する排出(リリーフ)弁装置203を設け、初期の排出作動媒体を低温の液相とし、排出弁装置203から閉回路外へ排出される作動媒体の少なくとも一部を、ランキンサイクル装置10の熱源(排気管45)廻りに排出する。また、排出弁装置203は、排出作動媒体を閉回路外へ導出し、閉回路外へ排出する排出通路を複数(配管204,205,206,207,208)備え、排出通路中の少なくとも一部に流量制限装置(オリフィス)209を設けている。さらに、排出弁装置203は、少なくとも蒸発器11よりも供給ポンプ44側に近づけて配設した。なお、ここでは、排出弁を第1リリーフ弁22と第2リリーフ弁203の2箇所に設けているが、どちらか1つだけ設けるようにしてもよい。   Further, the pipe 18 between the supply pump unit 14 and the evaporator 11, which is a low temperature region of the Rankine cycle apparatus 10, is provided with branch pipes 200 and 201, and a first relief valve 22 and a second relief valve 202 are provided. In a circuit in which the working medium is in a liquid phase state, a discharge (relief) valve device 203 is provided to discharge the working medium to the outside of the circuit when the internal pressure in the circuit is higher than the set limit pressure. At least a part of the working medium discharged from the discharge valve device 203 to the outside of the closed circuit is discharged around the heat source (exhaust pipe 45) of the Rankine cycle device 10 in a low-temperature liquid phase. The discharge valve device 203 includes a plurality of discharge passages (pipes 204, 205, 206, 207, 208) for leading the discharge working medium out of the closed circuit and discharging it out of the closed circuit, and at least a part of the discharge passage. Is provided with a flow restriction device (orifice) 209. Further, the discharge valve device 203 is disposed closer to the supply pump 44 side than at least the evaporator 11. In addition, although the discharge valve is provided in two places, the 1st relief valve 22 and the 2nd relief valve 203 here, you may make it provide only one.

ランキンサイクル装置10は、熱源から排出される熱を利用して水を水蒸気に相変化させ、水蒸気の膨張作用を利用して機械的な仕事を生じさせるものである。水を水蒸気に相変化させる機構が上記蒸発器11である。この実施形態に係るランキンサイクル装置10は、後述するごとく、自動車に搭載する車載用装置として構成している。そのため、蒸発器11は、排気ガスの有する熱を熱源として利用する。すなわち蒸発器11は、エンジン(内燃機関)の排気管45を通る排気ガスの熱を利用して、給水ポンプユニット14から供給される水を加熱し、さらに過熱することにより昇温昇圧させた高温高圧の水蒸気を発生させる。蒸発器11で発生した高温高圧の水蒸気は膨張機12に供給される。なお、排気管45に拘らず、エンジンの排気バルブより下流の排気ポートや排気マニホルド(不図示)等の、より高温の排気ガスの熱を利用できることは言うまでもない。   The Rankine cycle apparatus 10 changes the phase of water to water vapor using heat discharged from a heat source, and generates mechanical work using the expansion action of water vapor. The evaporator 11 is a mechanism for changing the phase of water to water vapor. As will be described later, the Rankine cycle device 10 according to this embodiment is configured as an in-vehicle device mounted on an automobile. For this reason, the evaporator 11 uses the heat of the exhaust gas as a heat source. That is, the evaporator 11 uses the heat of the exhaust gas passing through the exhaust pipe 45 of the engine (internal combustion engine) to heat the water supplied from the feed water pump unit 14 and further overheat to raise the temperature and pressure. Generate high-pressure steam. The high-temperature and high-pressure steam generated in the evaporator 11 is supplied to the expander 12. Needless to say, irrespective of the exhaust pipe 45, the heat of the exhaust gas having a higher temperature such as an exhaust port downstream from the exhaust valve of the engine or an exhaust manifold (not shown) can be used.

膨張機12では、その出力軸12aが、モータ/ジェネレータ(M/G)19のロータ等(不図示)に接続され、発電機として駆動させている。膨張機12は、蒸発器11から供給される高温高圧の水蒸気を膨張させる構造を有し、この水蒸気の膨張作用に基づき出力軸12aを回転させる。膨張機12の出力軸12aが回転すると、モータ/ジェネレータ19のロータを回転させ、所要の機械的回転動作または発電動作を行わせる。これにより、排気ガスの熱を利用して機械的な仕事を行うことができる。また膨張機12の出力軸12aは、油圧ポンプ25にも接続され、これを駆動させる。   In the expander 12, the output shaft 12a is connected to a rotor or the like (not shown) of a motor / generator (M / G) 19 and is driven as a generator. The expander 12 has a structure for expanding the high-temperature and high-pressure steam supplied from the evaporator 11, and rotates the output shaft 12a based on the expansion action of the steam. When the output shaft 12a of the expander 12 rotates, the rotor of the motor / generator 19 is rotated to perform a required mechanical rotation operation or power generation operation. Thereby, mechanical work can be performed using the heat of exhaust gas. The output shaft 12a of the expander 12 is also connected to the hydraulic pump 25 to drive it.

上記のごとく膨張機12は、蒸発器11から配管15を通して供給される高温高圧の水蒸気の膨張作用によって機械的な仕事を出力し、モータ/ジェネレータ19や油圧ポンプ25等の各負荷を動作駆動させる。膨張機12から排出され、降温降圧された水蒸気は、温度および圧力が低下し、その状態で配管16を経由して凝縮器13に供給される。凝縮器13は、膨張機12からの水蒸気を冷却して液化する。凝縮器13での液化で生じた水(凝縮水)は配管17を経由して給水ポンプユニット14に戻される。給水ポンプユニット14の高圧給水ポンプ44は、凝縮器13で液化された凝縮水を加圧し、配管18を通して再び蒸発器11に供給する。   As described above, the expander 12 outputs mechanical work by the expansion action of the high-temperature and high-pressure steam supplied from the evaporator 11 through the pipe 15 to drive each load such as the motor / generator 19 and the hydraulic pump 25. . The water vapor discharged from the expander 12 and lowered in temperature and temperature decreases in temperature and pressure, and is supplied to the condenser 13 via the pipe 16 in this state. The condenser 13 cools and liquefies the water vapor from the expander 12. Water (condensed water) generated by liquefaction in the condenser 13 is returned to the feed water pump unit 14 via the pipe 17. The high-pressure feed water pump 44 of the feed water pump unit 14 pressurizes the condensed water liquefied by the condenser 13 and supplies the condensed water again to the evaporator 11 through the pipe 18.

上記のような全体システム構成を有するランキンサイクル装置10は、他の関連構成要素として、次のような要素を備えている。   The Rankine cycle apparatus 10 having the entire system configuration as described above includes the following elements as other related components.

膨張機12のケーシング21には、漏れた水蒸気を配管16に戻すためのブリーザ(セパレータ)23が設けられる。また膨張機12の下部にはオイル溜め24を備え、オイル溜め24からの水が混入したオイルを油圧ポンプ25によって、配管26を通して油コアレッサ27を通すようにしている。油コアレッサ27によって水とオイルは分離され、水は比重差から油タンク28の下部に収容される。油タンク28にはフロートセンサ29で動作する弁機構30が取り付けられている。また油コアレッサ27によって分離された油タンク28の上部に溜められたオイルは配管31を通って出力軸12aに形成された油路(不図示)を経由して膨張機12の各部へ給油される。油タンク28の下部に溜められた水は、弁機構30の動作で給水ポンプユニット14の開放タンク32に配管33を通して供給される。給水ポンプユニット14の開放タンク32からは逆止弁34を介して凝縮器13への配管35が設けられている。凝縮器13には、液面位置の近傍に、液面センサ38とエアベント39が設けられる。開放タンク32から凝縮器13への給水は、液面センサ38からの信号でオン・オフ動作するモータ36で駆動されるリターンポンプ37によって行われる。さらに凝縮器13にはエアベント39を通して開放タンク32に排水する配管40が設けられている。凝縮器13から排出される凝縮水を戻す配管17は、給水ポンプユニット14の密閉タンク41内の水コアレッサ42に接続されている。また密閉タンク41内の水は、モータ43によって動作する高圧給水ポンプ44によって配管18を通して蒸発器11に供給される。さらに凝縮器13にはその場所に応じて独立に冷却風を生じさせるための複数の冷却ファン46,47,48が設けられている。   The casing 21 of the expander 12 is provided with a breather (separator) 23 for returning leaked water vapor to the pipe 16. An oil sump 24 is provided at the lower part of the expander 12, and oil mixed with water from the oil sump 24 is passed through a pipe 26 by an oil pump 25 through an oil coalescer 27. Water and oil are separated by the oil coalescer 27, and the water is accommodated in the lower part of the oil tank 28 due to the difference in specific gravity. A valve mechanism 30 that is operated by a float sensor 29 is attached to the oil tank 28. The oil stored in the upper part of the oil tank 28 separated by the oil coalescer 27 is supplied to each part of the expander 12 through the pipe 31 and via an oil passage (not shown) formed in the output shaft 12a. . The water stored in the lower portion of the oil tank 28 is supplied through the pipe 33 to the open tank 32 of the water supply pump unit 14 by the operation of the valve mechanism 30. A pipe 35 to the condenser 13 is provided from the open tank 32 of the feed water pump unit 14 via a check valve 34. The condenser 13 is provided with a liquid level sensor 38 and an air vent 39 in the vicinity of the liquid level position. Water supply from the open tank 32 to the condenser 13 is performed by a return pump 37 driven by a motor 36 that is turned on and off by a signal from a liquid level sensor 38. Further, the condenser 13 is provided with a pipe 40 for draining to the open tank 32 through the air vent 39. The pipe 17 for returning the condensed water discharged from the condenser 13 is connected to a water coalescer 42 in the sealed tank 41 of the water supply pump unit 14. The water in the sealed tank 41 is supplied to the evaporator 11 through the pipe 18 by a high-pressure feed water pump 44 operated by a motor 43. Furthermore, the condenser 13 is provided with a plurality of cooling fans 46, 47, and 48 for generating cooling air independently depending on the location.

上記の構成において、凝縮器13の内部の液面位置から下側部分に関連する装置部分、および給水ポンプユニット14によって作動媒体供給装置が構成される。ランキンサイクル装置10における密閉された作動媒体の循環系において、膨張機12のブリーザ23から漏れた作動媒体は出口P2を介して、配管16に戻され、循環系内に戻される。   In the above configuration, the working medium supply device is configured by the device portion related to the lower portion from the liquid level position inside the condenser 13 and the feed water pump unit 14. In the circulating system of the sealed working medium in the Rankine cycle device 10, the working medium leaked from the breather 23 of the expander 12 is returned to the pipe 16 via the outlet P2, and returned to the circulating system.

図2は、上記の給水ポンプユニット14の具体的構造を示す構成図である。給水ポンプユニット14は、水コアレッサ42と密閉タンク41と駆動モータ43で動作する高圧給水ポンプ44と開放タンク32とリターンポンプ37と逆止弁34とから構成される。なお図2中、駆動モータ43の回転軸49が紙面に平行に図示してあるが、これは説明の便宜のためであって、実際は、回転軸49が紙面に垂直になるように配置されている。駆動モータ43の回転軸49にはカム機構49aが係合しており、カム軸となっている。   FIG. 2 is a configuration diagram showing a specific structure of the water supply pump unit 14 described above. The water supply pump unit 14 includes a water coalescer 42, a sealed tank 41, a high-pressure water supply pump 44 operated by a drive motor 43, an open tank 32, a return pump 37, and a check valve 34. In FIG. 2, the rotation shaft 49 of the drive motor 43 is shown in parallel with the paper surface. However, this is for convenience of explanation, and in actuality, the rotation shaft 49 is arranged so as to be perpendicular to the paper surface. Yes. A cam mechanism 49a is engaged with the rotation shaft 49 of the drive motor 43 to form a cam shaft.

上記において、水コアレッサ42は油分分離を行う。密閉タンク41は高圧給水ポンプ44からのリーク水を直接回収する。高圧給水ポンプ44は、要求水量をポンプ回転数により制御して供給する。また開放タンク32は、系外へのリーク水の一時貯蔵をするためのものである。リターンポンプ37は密閉タンク41へのリーク水の戻しまたは凝縮機13の過冷却器への水の戻しを行う。すなわち、リターンポンプ37は、逆止弁151を備えた配管152を通して開放タンク32から密閉タンク41へリーク水を戻し、必要に応じて逆止弁34を備えた配管35を通して凝縮器13の過冷却器に水を送る。配管152における逆止弁151は密閉タンク41からの逆流を防止し、配管35における逆止弁34は、凝縮器13の過冷却器からの逆流を防止する。凝縮器13の出口13aからの水は、配管17を通して駆動モータ43により駆動される高圧給水ポンプ44に入る。高圧給水ポンプ44は配管18を通して水を蒸発器11に送る。またリーク水が配管40により開放タンク32に戻される。   In the above, the water coalescer 42 performs oil separation. The sealed tank 41 directly collects leaked water from the high-pressure feed pump 44. The high-pressure feed water pump 44 supplies the required amount of water by controlling it according to the pump speed. The open tank 32 is for temporarily storing leaked water outside the system. The return pump 37 returns the leaked water to the sealed tank 41 or returns the water to the subcooler of the condenser 13. That is, the return pump 37 returns the leaked water from the open tank 32 to the sealed tank 41 through the pipe 152 provided with the check valve 151, and supercools the condenser 13 through the pipe 35 provided with the check valve 34 as necessary. Send water to the vessel. The check valve 151 in the pipe 152 prevents a back flow from the sealed tank 41, and the check valve 34 in the pipe 35 prevents a back flow from the subcooler of the condenser 13. Water from the outlet 13 a of the condenser 13 enters the high-pressure feed water pump 44 driven by the drive motor 43 through the pipe 17. The high-pressure feed pump 44 sends water to the evaporator 11 through the pipe 18. In addition, leaked water is returned to the open tank 32 by the pipe 40.

次に、排出弁装置203について説明する。排出弁装置203において、第1リリーフ弁22を高圧ポンプ44の排出口と蒸発器11の入り口との中間位置に設け、まず、水状態で放出することで減圧させたあと、蒸発器から逆流した蒸気が低圧状態で放出されるようにする。リリーフ回路は、(1)排水先を蒸発器11の下流の排気管45内への配管204と案内した場合、(2)蒸発器11の上流へ配管205により案内する場合がある。第1リリーフ弁22が作動する場合、システムは緊急に停止される必要がある。そのため第1リリーフ弁22を高圧ポンプ44の吐出口と蒸発器11の入り口との中間位置に設け、まず初期の高圧の間は水状態でリリーフさせ、その後減圧してから蒸発器11より逆流してきた蒸気が放出されるようにする。従って、リリーフ回路の分岐位置はあまり蒸発器11に近い位置は望ましくはなく、十分な作動媒体量が水状態で排出できるよう高圧給水ポンプ44の吐出口に近い位置でかつ排気管45までの距離がなるべく短い位置がよい。第1リリーフ弁22が作動した場合、伝熱管内部は流れが瞬時に止まり、続いて逆流をはじめる。このため排ガス熱流量が大きければ伝熱管の過昇温の恐れがある。このためリリーフ回路の戻し先によって以下の2つの方法がある。   Next, the discharge valve device 203 will be described. In the discharge valve device 203, the first relief valve 22 is provided at an intermediate position between the discharge port of the high-pressure pump 44 and the inlet of the evaporator 11. First, the pressure is reduced by discharging in a water state, and then the reverse flow is caused from the evaporator. Vapor is released at low pressure. The relief circuit may (1) guide the drainage destination with the pipe 204 into the exhaust pipe 45 downstream of the evaporator 11, and (2) guide the pipe with the pipe 205 upstream of the evaporator 11. When the first relief valve 22 is activated, the system needs to be shut down urgently. Therefore, the first relief valve 22 is provided at an intermediate position between the discharge port of the high-pressure pump 44 and the inlet of the evaporator 11. First, relief is performed in the water state during the initial high pressure, and after that, the pressure is reduced and then flows back from the evaporator 11. Vapor is released. Therefore, the branching position of the relief circuit is not so close to the evaporator 11, and the distance to the exhaust pipe 45 is close to the discharge port of the high-pressure feed water pump 44 so that a sufficient amount of working medium can be discharged in the water state. A position as short as possible is good. When the 1st relief valve 22 act | operates, a flow will stop instantaneously inside a heat exchanger tube, and it will start a backflow continuously. For this reason, if the exhaust gas heat flow rate is large, there is a risk of overheating of the heat transfer tube. For this reason, there are the following two methods depending on the return destination of the relief circuit.

(1)熱源(排気管45/蒸発器11)へ排出する場合では、リリーフ回路の案内先が蒸発器11の上流になるので瞬間的に大流量の作動媒体が蒸発器11に向けて噴射することができるが、その噴射量が大きすぎると伝熱管や蒸発器11筐体部材を急冷することになり熱衝撃による劣化等が懸念される。従って、あらかじめリリーフ回路にオリフィス209等を挿入して蒸発器11の熱容量に応じた最適な噴射量になるように設定することにより、高圧回路の圧力低下速度をやや阻害するものの、伝熱管の急冷ならびに過昇温による2次的損傷が回避しつつ、エンジンの出力状態を徐々に低下させることを可能にするという効果を有する。さらにまた、熱源(排気管45/蒸発器11)を冷却することは、蒸発器11で高温高圧蒸気を発生させる熱源(排気管45)および、発生した蒸発器11の高温高圧蒸気を冷却することであり、結果的に、排出される作動媒体の蒸気は、さらに低温低圧化が図れる。 (1) In the case of discharging to the heat source (exhaust pipe 45 / evaporator 11), since the guide destination of the relief circuit is upstream of the evaporator 11, a large flow rate of the working medium is instantaneously injected toward the evaporator 11. However, if the injection amount is too large, the heat transfer tube and the evaporator 11 housing member are rapidly cooled, and there is a concern about deterioration due to thermal shock. Accordingly, by setting the orifice 209 or the like in the relief circuit in advance so that the optimum injection amount according to the heat capacity of the evaporator 11 is set, the pressure drop rate of the high pressure circuit is somewhat hindered, but the heat transfer tube is rapidly cooled. In addition, there is an effect that the engine output state can be gradually reduced while avoiding secondary damage due to excessive temperature rise. Furthermore, cooling the heat source (exhaust pipe 45 / evaporator 11) means cooling the heat source (exhaust pipe 45) that generates high-temperature and high-pressure steam in the evaporator 11 and the generated high-temperature and high-pressure steam in the evaporator 11. As a result, the vapor of the discharged working medium can be further reduced in temperature and pressure.

(2)排気管45(蒸発器11下流)へ排出する場合では、蒸発器11の下流に案内した場合、リリーフ回路へのオリフィス209等の流量調整機構を設ける必要がないので水側回路としてはもっとも簡便な方法であり、(1)に比べ高圧回路の圧力をよりはやく下げることができる。しかしながら、高熱負荷時などに安全弁が作動した場合、一時的に蒸発器11が空だき状態となり過昇温による伝熱管の2次的損傷が危惧されるので、安全弁22の作動と同時にエンジン出力を急速に制限する等の制御により蒸発器11へ過大な熱量が入らないようにする必要がある。 (2) In the case of discharging to the exhaust pipe 45 (downstream of the evaporator 11), when guided to the downstream of the evaporator 11, there is no need to provide a flow rate adjusting mechanism such as an orifice 209 to the relief circuit. This is the simplest method, and the pressure in the high-pressure circuit can be lowered more quickly than in (1). However, when the safety valve is activated during a high heat load or the like, the evaporator 11 temporarily becomes empty and secondary damage to the heat transfer tube due to excessive temperature rise is a concern. It is necessary to prevent an excessive amount of heat from entering the evaporator 11 by control such as limiting to the above.

次に、図3を参照して、上記のランキンサイクル装置10を車両に搭載したときの構成例を説明する。   Next, with reference to FIG. 3, the structural example when said Rankine-cycle apparatus 10 is mounted in a vehicle is demonstrated.

301は車両前部のボディ形状の輪郭を示し、302は前輪を示している。ボディ301の内部はエンジンルーム303になっており、エンジンルーム303内にはエンジン50が搭載されている。エンジン50の背面側には排気マニホルド51が設けられ、排気マニホルド51には前述した排気管45が接続されている。上記の蒸発器11は、排気管45における排気マニホルド51に近い箇所に設けられる。蒸発器11には、高圧給水ポンプ44からの配管18が接続されている。配管18は、排気マニホルド51から排出される排気ガスの熱を熱源とする蒸発器11に水を供給する。蒸発器11は、排気ガスの熱で水を水蒸気に相変換し、膨張機12の水蒸気流入口52に接続される配管15によって水蒸気を膨張機12に供給する。膨張機12は、水蒸気の膨張エネルギを機械的エネルギに変換する。   Reference numeral 301 denotes a contour of the body shape at the front of the vehicle, and reference numeral 302 denotes a front wheel. The interior of the body 301 is an engine room 303, and the engine 50 is mounted in the engine room 303. An exhaust manifold 51 is provided on the back side of the engine 50, and the exhaust pipe 45 described above is connected to the exhaust manifold 51. The evaporator 11 is provided at a location near the exhaust manifold 51 in the exhaust pipe 45. A pipe 18 from the high-pressure feed pump 44 is connected to the evaporator 11. The pipe 18 supplies water to the evaporator 11 using the heat of the exhaust gas discharged from the exhaust manifold 51 as a heat source. The evaporator 11 phase-converts water into steam with the heat of the exhaust gas, and supplies the steam to the expander 12 through a pipe 15 connected to the steam inlet 52 of the expander 12. The expander 12 converts the expansion energy of water vapor into mechanical energy.

膨張機12の水蒸気流出口53は配管16につながっている。この配管16と、高圧給水ポンプ44の入口側に通じる密閉タンク41との間には、水蒸気を冷却・凝縮させて液体にする凝縮器13が配置されている。凝縮器13は車両前部の前面に位置している。図3では、その他に、開放タンク32、水コアレッサ42、リターンポンプ37、油コアレッサ27、過冷却器(凝縮器13の液相部)54、エアベント39、逆止弁34等のレイアウト状態が示されている。   The water vapor outlet 53 of the expander 12 is connected to the pipe 16. A condenser 13 that cools and condenses water vapor to form a liquid is disposed between the pipe 16 and the sealed tank 41 that leads to the inlet side of the high-pressure feed water pump 44. The condenser 13 is located in front of the front part of the vehicle. FIG. 3 shows the layout of the open tank 32, the water coalescer 42, the return pump 37, the oil coalescer 27, the supercooler (liquid phase part of the condenser 13) 54, the air vent 39, the check valve 34, and the like. Has been.

また、配管18には、分岐管200に安全弁22が取り付けられ、安全弁22からは配管204が接続されその排出口は、排気管45に向けて設けられている。また、点線で示されるような配管205により、オリフィス209を設けて蒸発器11の上流側に排出するようにしてもよい。   In the pipe 18, a safety valve 22 is attached to the branch pipe 200, a pipe 204 is connected from the safety valve 22, and an exhaust port thereof is provided toward the exhaust pipe 45. Further, an orifice 209 may be provided by a pipe 205 as indicated by a dotted line and discharged to the upstream side of the evaporator 11.

上記の高圧給水ポンプ44、蒸発器11、膨張機12、凝縮器13等は、前述の通り、熱エネルギを機械的エネルギに変換するランキンサイクル装置を構成している。   The high-pressure feed water pump 44, the evaporator 11, the expander 12, the condenser 13 and the like constitute a Rankine cycle device that converts thermal energy into mechanical energy as described above.

次に、上記ランキンサイクル装置の動作を水および水蒸気の流れに沿って説明する。   Next, the operation of the Rankine cycle device will be described along the flow of water and water vapor.

凝縮器13で冷却・凝縮された水は、高圧給水ポンプ44で加圧され、配管18を通って蒸発器11に供給される。   The water cooled and condensed by the condenser 13 is pressurized by the high-pressure feed water pump 44 and supplied to the evaporator 11 through the pipe 18.

液相作動媒体である水は、蒸発器11で熱エネルギを付加されて加熱され、さらに過熱されて昇温昇圧された高温高圧の水蒸気となり、膨張機12に供給される。膨張機12は、昇温昇圧された高温高圧の水蒸気の膨張作用によって熱エネルギを機械エネルギに変換する。これにより、膨張機12に付設されたモータ/ジェネレータ19は機械的エネルギを得る。   Water, which is a liquid phase working medium, is heated by adding heat energy in the evaporator 11, further heated to high temperature / high pressure steam that has been heated and pressurized, and is supplied to the expander 12. The expander 12 converts thermal energy into mechanical energy by the expansion action of the high-temperature and high-pressure steam whose temperature has been increased. Thereby, the motor / generator 19 attached to the expander 12 obtains mechanical energy.

膨張器12から流出した水蒸気は降温降圧された水蒸気となり、凝縮器13に流入する。凝縮器13に流入した降温降圧された水蒸気は、ここで再び冷却・凝縮され、その後、凝縮水となって水コアレッサ42を介して高圧給水ポンプ44に供給される。以後、作動媒体である水は上記の循環を繰り返し、膨張機12に昇温昇圧された高温高圧の水蒸気を供給し続ける。   The water vapor that has flowed out of the expander 12 becomes water vapor whose temperature has been lowered and reduced, and flows into the condenser 13. The temperature-decreased water vapor that has flowed into the condenser 13 is cooled and condensed again, and is then supplied to the high-pressure feed pump 44 through the water coalescer 42 as condensed water. Thereafter, the water that is the working medium repeats the above circulation, and continues to supply the high-temperature and high-pressure water vapor that has been heated and pressurized to the expander 12.

次に、排出弁装置203の第2リリーフ弁202と第1リリーフ弁22の設定について説明する。図4は排ガスエネルギの時間変化のグラフであり、図5は、目標給水量の時間変化のグラフであり、図6は蒸気圧力の時間変化のグラフである。図4〜図6の横軸は時間を示し全図の時間軸は共通である。図4では、車両の発進、停止などに伴い、排ガスエネルギが変化し、排ガスエネルギと目標給水量の変化に伴い、蒸気圧力は曲線P1,P2,P3のように変化する。また、図6の直線L10は膨張機または蒸発器の許容限度圧力を示す。そこで、安全弁の作動圧力を直線C11と直線C12に示すように通常の蒸気圧力より高く設定する。   Next, the setting of the second relief valve 202 and the first relief valve 22 of the discharge valve device 203 will be described. 4 is a graph of the time change of the exhaust gas energy, FIG. 5 is a graph of the time change of the target water supply amount, and FIG. 6 is a graph of the time change of the steam pressure. The horizontal axis of FIGS. 4-6 shows time, and the time axis of all the figures is common. In FIG. 4, the exhaust gas energy changes as the vehicle starts and stops, and the steam pressure changes as indicated by curves P1, P2, and P3 as the exhaust gas energy and the target water supply amount change. Moreover, the straight line L10 of FIG. 6 shows the allowable limit pressure of the expander or the evaporator. Therefore, the operating pressure of the safety valve is set higher than the normal steam pressure as shown by the straight lines C11 and C12.

第2リリーフ弁202を単独で用いる場合は、その作動圧力は運転圧力に対し約2倍の圧力(第1作動限度圧力)に設定する。それにより、システムの運転圧力を維持しつつ、過剰圧のみ減圧するのでランキンの運転を保持することができる。リリーフ回路は、配管207で排気管内へ接続する方法と、配管208で開放タンクへ接続する方法とがあり、後者の場合、作動媒体を回収・再生できる。   When the second relief valve 202 is used alone, its operating pressure is set to about twice the operating pressure (first operating limit pressure). Accordingly, only the excess pressure is reduced while maintaining the system operating pressure, so that the operation of Rankine can be maintained. The relief circuit includes a method of connecting to the exhaust pipe by a pipe 207 and a method of connecting to an open tank by a pipe 208. In the latter case, the working medium can be recovered and regenerated.

第1リリーフ弁22を単独で用いる場合、その作動圧力は運転圧力に対し約2.5倍(第2作動限度圧)に設定する。それにより、耐圧限界に近い許容限度圧力以下で必ず圧力が開放されるので蒸発器や膨張機は確実に保全され、安全弁の破裂板を交換後システムを再稼働することができる。   When the first relief valve 22 is used alone, its operating pressure is set to about 2.5 times the second operating pressure (second operating limit pressure). As a result, the pressure is always released below the allowable limit pressure close to the pressure limit, so that the evaporator and the expander are reliably maintained, and the system can be restarted after replacing the rupture disc of the safety valve.

第1リリーフ弁22と第2リリーフ弁208を併用する場合、それぞれの弁の作動圧力は1,2と同様に設定される。それにより、リリーフ弁の誤作動に対するフェールセーフをとることができる。   When using together the 1st relief valve 22 and the 2nd relief valve 208, the operating pressure of each valve is set similarly to 1 and 2. As a result, it is possible to take a fail-safe against a malfunction of the relief valve.

図7は、第2リリーフ弁202の縦断面図である。リリーフ弁は、弁本体401とこれに螺着される弁体支持部402と弁体支持部402に被せられるキャップ403がネジ機構により結合されており、Oリング404とシール405により上下動可能な軸状弁体406が上部に設けたスプリング407によって弾支されて固定されている。配管口408の圧力が設定値より高くなると、軸状弁体406の端部がその圧力によりスプリング407を押し、Oリング404と軸406との間に隙間ができ、その隙間からリークするようになっている。   FIG. 7 is a longitudinal sectional view of the second relief valve 202. In the relief valve, a valve body 401, a valve body support portion 402 screwed to the valve body, and a cap 403 covering the valve body support portion 402 are coupled by a screw mechanism, and can be moved up and down by an O-ring 404 and a seal 405. A shaft-like valve body 406 is elastically supported and fixed by a spring 407 provided on the upper portion. When the pressure at the piping port 408 becomes higher than the set value, the end of the shaft-like valve body 406 pushes the spring 407 by the pressure, and a gap is formed between the O-ring 404 and the shaft 406 so that the leak occurs from the gap. It has become.

図8は、第1リリーフ弁22の実施例としての破裂式安全弁を示す。ホルダA410とホルダB411からなり、ホルダA内にバックアップリング412に支えられた破裂板413が固定されている。破裂板413は、図9(a)、(b)に示すように、所定の圧力が掛かったときには、図9(b)に示すようにディスク部414が開くようになっており、それにより、所定の圧力異常になったときは、リークするようになる。   FIG. 8 shows a bursting safety valve as an example of the first relief valve 22. A rupture plate 413 supported by a backup ring 412 is fixed in the holder A, which includes a holder A410 and a holder B411. As shown in FIGS. 9 (a) and 9 (b), the rupturable plate 413 is configured such that when a predetermined pressure is applied, the disk portion 414 is opened as shown in FIG. 9 (b). When a predetermined pressure abnormality occurs, it will leak.

次に、図10〜図18を参照して、上記ランキンサイクル装置10における凝縮器13内に貯留される水の液面位置の制御について説明する。   Next, with reference to FIGS. 10-18, control of the liquid level position of the water stored in the condenser 13 in the Rankine cycle apparatus 10 will be described.

図10は上記ランキンサイクル装置10のシステムを凝縮器13を中心にして描いたものであり、凝縮器13は車両前方側から見た正面図として描かれている。図10では、凝縮器13の内部における作動媒体の状態(水(または凝縮水):W1、水蒸気:W2)が示されている。また図5は凝縮器13における冷却ファン46,47,48の配置関係を示す凝縮器の側面図であり、同時に内部の状態も示されている。   FIG. 10 illustrates the Rankine cycle apparatus 10 system with the condenser 13 as the center, and the condenser 13 is illustrated as a front view seen from the front side of the vehicle. FIG. 10 shows the state of the working medium inside the condenser 13 (water (or condensed water): W1, water vapor: W2). FIG. 5 is a side view of the condenser showing the positional relationship of the cooling fans 46, 47, and 48 in the condenser 13, and the internal state is also shown.

凝縮器13は、上端部に水蒸気導入室13A、下端部に集水室13Bを備え、さらに中央に中間室56を備える。水蒸気導入室13Aと中間室56の間、中間室56と集水室13Bとの間には、それぞれ、複数本の冷却パイプ55が設けられ、各室は連通された状態になっている。冷却パイプ55の周囲には冷却フィン55aが設けられている。   The condenser 13 includes a water vapor introducing chamber 13A at the upper end, a water collecting chamber 13B at the lower end, and an intermediate chamber 56 at the center. A plurality of cooling pipes 55 are provided between the water vapor introducing chamber 13A and the intermediate chamber 56, and between the intermediate chamber 56 and the water collecting chamber 13B, and the respective chambers are in communication with each other. Cooling fins 55 a are provided around the cooling pipe 55.

凝縮器13の水蒸気導入室13Aは、配管16を介して膨張機12の水蒸気流出口53と接続されている。凝縮器13の集水室13Bは、配管17等を介して給水ポンプユニット14に接続されている。前述の通り、膨張機12は配管15を介して蒸発器11に接続され、同様に給水ポンプユニット14は配管18を介して蒸発器11に接続されている。蒸発器11は、排気管45を介してエンジン(熱源)50の排気ガスからの熱50Aを受ける。給水ポンプユニット14内には、前述した通りの密閉タンク41、水コアレッサ42、高圧給水ポンプ44、駆動モータ43、開放タンク32、リターンポンプ37、モータ36等の各構成要素が示されている。   The water vapor introduction chamber 13 </ b> A of the condenser 13 is connected to the water vapor outlet 53 of the expander 12 through the pipe 16. The water collection chamber 13B of the condenser 13 is connected to the water supply pump unit 14 via a pipe 17 and the like. As described above, the expander 12 is connected to the evaporator 11 via the pipe 15, and similarly, the feed water pump unit 14 is connected to the evaporator 11 via the pipe 18. The evaporator 11 receives heat 50 </ b> A from the exhaust gas of the engine (heat source) 50 through the exhaust pipe 45. In the water supply pump unit 14, components such as the sealed tank 41, the water coalescer 42, the high-pressure water supply pump 44, the drive motor 43, the open tank 32, the return pump 37, and the motor 36 are shown.

凝縮器13では、水蒸気W2が冷却されて凝縮し、水(凝縮水)W1となり、その内部の下側に貯留される。中間室56内で示された水平線は、液面65を示し(図1中、液面位置P1に相当)、凝縮器13内に貯留された水W1の液面の位置を示している。中間室56内の液面65の位置に対応させて所要の位置に液面センサ38と中間排水口59が設けられている。液面センサ38から出力される液面位置に係る検出信号は制御装置60に送られる。制御装置60は、液面位置検出信号に基づきモータ制御指令信号を生成し、このモータ制御指令信号をリターンポンプ37のモータ36に与える。他方、中間排水口59には水蒸気用のエアベント39が接続される。エアベント39の出口側は、チャッキ弁58を備えた配管40を介して開放タンク32に通じている。配管40には並行に排気ポンプ57が付設されている。   In the condenser 13, the water vapor W <b> 2 is cooled and condensed to become water (condensed water) W <b> 1 and stored in the lower side of the water. The horizontal line shown in the intermediate chamber 56 indicates the liquid level 65 (corresponding to the liquid level position P1 in FIG. 1), and indicates the position of the liquid level of the water W1 stored in the condenser 13. A liquid level sensor 38 and an intermediate drain port 59 are provided at required positions corresponding to the position of the liquid level 65 in the intermediate chamber 56. A detection signal related to the liquid level position output from the liquid level sensor 38 is sent to the control device 60. The control device 60 generates a motor control command signal based on the liquid level position detection signal, and gives this motor control command signal to the motor 36 of the return pump 37. On the other hand, an air vent 39 for water vapor is connected to the intermediate drain 59. The outlet side of the air vent 39 communicates with the open tank 32 via a pipe 40 having a check valve 58. An exhaust pump 57 is attached to the pipe 40 in parallel.

また凝縮器13では、図11に示されるように、その背面側に、水蒸気W2の存在領域部分に対応して冷却ファン46が配置され、水W1の存在領域部分に対応して冷却ファン47,48が配置されている。冷却ファン46の冷却動作は、例えば水蒸気W2が供給される配管16に取り付けられた圧力センサ61の水蒸気圧力検出信号に基づき圧力制御装置62によって制御される。冷却ファン46は水蒸気圧力調整に用いる凝縮用冷却ファンである。また冷却ファン47,48の冷却動作は、例えば水W1が流れる配管17に取り付けられた温度センサ63の水温検出信号に基づき温度制御装置64によって制御される。冷却ファン47,48は凝縮水を冷却するための水冷却用冷却ファンである。図11で、A1は冷却ファン46の回転動作に基づく前方からの冷却用空気の流れを示し、A2は冷却ファン47,48の回転動作に基づく前方からの冷却用空気の流れを示している。上記のように、凝縮器13では、水蒸気W2に対応する機器部分である気相部(水蒸気凝縮部)70の冷却と、水W1に対応する機器部分である液相部(凝縮水冷却部)71の冷却は、それぞれ独立に行われる。72は、独立な各冷却領域を区画するシュラウドである。   Further, in the condenser 13, as shown in FIG. 11, a cooling fan 46 is disposed on the back side corresponding to the area where the water vapor W2 exists, and the cooling fan 47, corresponding to the area where the water W1 exists. 48 is arranged. The cooling operation of the cooling fan 46 is controlled by the pressure control device 62 based on, for example, a water vapor pressure detection signal of a pressure sensor 61 attached to the pipe 16 to which the water vapor W2 is supplied. The cooling fan 46 is a condensing cooling fan used for water vapor pressure adjustment. The cooling operation of the cooling fans 47 and 48 is controlled by the temperature control device 64 based on, for example, a water temperature detection signal of the temperature sensor 63 attached to the pipe 17 through which the water W1 flows. The cooling fans 47 and 48 are water cooling cooling fans for cooling the condensed water. In FIG. 11, A <b> 1 indicates the flow of cooling air from the front based on the rotation operation of the cooling fan 46, and A <b> 2 indicates the flow of cooling air from the front based on the rotation operation of the cooling fans 47 and 48. As described above, in the condenser 13, the cooling of the gas phase part (steam condensing part) 70, which is an equipment part corresponding to the water vapor W2, and the liquid phase part (condensed water cooling part), which is an equipment part corresponding to the water W1. The cooling of 71 is performed independently. Reference numeral 72 denotes a shroud that partitions each independent cooling region.

上記の構成において、膨張機12の水蒸気流出口53から出る水蒸気は大気圧相当である。上側の冷却パイプ(凝縮管)55の各々の出口集合部である中間室56では、液面65をこの空間内に位置するよう調整するために、エアベント39から水を排出する。また高圧給水ポンプ44は、ランキンサイクル装置10のメインの循環回路の給水ポンプとして、所要量の水を蒸発器11に送る。   In the above configuration, the water vapor coming out of the water vapor outlet 53 of the expander 12 is equivalent to atmospheric pressure. In the intermediate chamber 56 which is an outlet collection portion of each of the upper cooling pipes (condensation pipes) 55, water is discharged from the air vent 39 in order to adjust the liquid level 65 to be located in this space. The high-pressure feed water pump 44 serves as a feed pump for the main circulation circuit of the Rankine cycle apparatus 10 and sends a required amount of water to the evaporator 11.

さらに上記の構成において、リザーブ用開放タンク32は、大気開放型であり、システム内の密閉された循環回路に対しリザーブ用として予備的な水を保有しておく。リターンポンプ37は、液面センサ38の信号を受けて凝縮器13内に給水する。排気ポンプ57は、凝縮器13を負圧で運転するときはエアベント39の下流を吸引する。   Further, in the above configuration, the reserve open tank 32 is open to the atmosphere, and reserve water is reserved for reserve in a closed circulation circuit in the system. The return pump 37 receives the signal from the liquid level sensor 38 and supplies water into the condenser 13. The exhaust pump 57 sucks the downstream side of the air vent 39 when the condenser 13 is operated at a negative pressure.

なお、上記の排気ポンプ57の動作については、図11に示した圧力センサ61と圧力制御装置62によって負圧時を感知させることにより動作させたり、あるいは、液面センサ38の検出により液面65の位置が所定範囲の上限を超えるときに感知させ、制御装置60によって動作させる、ように構成することができる。   Note that the operation of the exhaust pump 57 is performed by sensing the negative pressure with the pressure sensor 61 and the pressure control device 62 shown in FIG. 11, or the liquid level 65 is detected by the liquid level sensor 38. It can be configured to sense when the position exceeds the upper limit of the predetermined range and operate by the control device 60.

またチャッキ弁58は、凝縮器13内が負圧になる場合に大気の逆流を防ぐ。逆止弁34は、リターンポンプ37の逆流を防止する。水蒸気用エアベント39は、水、空気は通すが水蒸気は通さない。中間排水口59は不凝縮性ガスの排出、水のオーバーフローにより凝縮水の液面65の位置の変化に制限を与え、所定の範囲で液面位置が変動するようにするためのものである。液面センサ38は、液面65に係る位置信号を制御装置60に出力する。制御装置60は、液面65の位置が中間室56内に存するようにリターンポンプ37の動作を制御する。液面65の位置は、エアベント39と液面センサ38の間の範囲に含まれる高さ位置になるように制御される。液面センサ38には、例えば静電容量式レベルセンサやフロート式レベルスイッチが用いられる。   Further, the check valve 58 prevents the backflow of the atmosphere when the inside of the condenser 13 becomes a negative pressure. The check valve 34 prevents a back flow of the return pump 37. The water vapor air vent 39 allows water and air to pass but does not pass water vapor. The intermediate drain port 59 is for restricting the change in the position of the liquid level 65 of the condensed water due to discharge of noncondensable gas and overflow of the water so that the liquid level position varies within a predetermined range. The liquid level sensor 38 outputs a position signal related to the liquid level 65 to the control device 60. The control device 60 controls the operation of the return pump 37 so that the position of the liquid level 65 exists in the intermediate chamber 56. The position of the liquid level 65 is controlled to be a height position included in a range between the air vent 39 and the liquid level sensor 38. For the liquid level sensor 38, for example, a capacitance type level sensor or a float type level switch is used.

圧力センサ61は、凝縮器13の内部の圧力を検出するもので、基本的に水蒸気W2の圧力を検出する。圧力制御装置62は、凝縮器13の内部圧力が設定値になるように冷却ファン46を動作させる。温度センサ63は、凝縮水W1の温度を検出する。温度制御装置64は、凝縮水温度が設定値になるように冷却ファン47,48を動作させる。   The pressure sensor 61 detects the pressure inside the condenser 13, and basically detects the pressure of the water vapor W2. The pressure control device 62 operates the cooling fan 46 so that the internal pressure of the condenser 13 becomes a set value. The temperature sensor 63 detects the temperature of the condensed water W1. The temperature control device 64 operates the cooling fans 47 and 48 so that the condensed water temperature becomes a set value.

図12〜図14を参照してエアベント39の構造・作用を詳述する。図12と図13はエアベント39の閉じているときの状態を示し、図12は縦断面図、図13は図12でのA−A線断面図である。また図14はエアベントの開いているときの状態を示す縦断面図である。図12等において、エアベント39の左側が凝縮器側であり、右側が大気側である。エアベント39は、内部が飽和水蒸気で満たされているときには密閉され(図12)、水や空気などの不凝縮性ガスが存在するときには自動的に開放され、水や不凝縮性ガスを排出して再び密閉する(図14)。   The structure and operation of the air vent 39 will be described in detail with reference to FIGS. 12 and 13 show a state in which the air vent 39 is closed, FIG. 12 is a longitudinal sectional view, and FIG. 13 is a sectional view taken along line AA in FIG. FIG. 14 is a longitudinal sectional view showing a state when the air vent is open. In FIG. 12 and the like, the left side of the air vent 39 is the condenser side, and the right side is the atmosphere side. The air vent 39 is sealed when the interior is filled with saturated water vapor (FIG. 12), and is automatically opened when non-condensable gas such as water or air is present to discharge water or non-condensable gas. Seal again (FIG. 14).

エアベント39は、容器中央の位置に配置された弁66と、この弁66を支持する弁サポート67と、弁口(パッキン)68を備える。弁サポート67で支持された弁66は、弁口68を塞ぐことができる位置関係にて配置されている。弁66は2枚のダイヤフラム66aを密閉空間を形成するように組み合わせて形成され、その内部の密閉空間にサーモリキッド(感温液)69を収容している。サーモリキッド69は、水と同じように、或る圧力下、或る温度以下では液体であり、或る温度以上になると気体となって膨張するという特性を有している。図15にサーモリキッドの飽和曲線C1と水の飽和曲線C2を示す。サーモリキッド69が気体になる温度は、水が蒸気になる温度よりもΔT(約10℃)だけ低い温度であるため、エアベント39の内部が水蒸気W2の雰囲気の時にはサーモリキッド69は気化して気体となっており、膨張したサーモリキッド69の入った密閉空間が両側のダイヤフラム66aを外方へ押し、ダイヤフラム66aで形成される弁66と弁口68との間にあった隙間を閉じる(図12)。逆に内部が低温である場合(周囲環境が空気のごとき不凝縮性ガスA3等である状態)はサーモリキッド69は液体の状態であり、ダイヤフラム66aは内方へ収縮し、弁66と弁口68の間の隙間から空気等が排出されることになる(図14)。   The air vent 39 includes a valve 66 disposed at a central position of the container, a valve support 67 that supports the valve 66, and a valve opening (packing) 68. The valve 66 supported by the valve support 67 is arranged in a positional relationship capable of closing the valve port 68. The valve 66 is formed by combining two diaphragms 66a so as to form a sealed space, and a thermo liquid (temperature sensitive liquid) 69 is accommodated in the sealed space inside. The thermo liquid 69 has a characteristic that, like water, it is liquid under a certain pressure and below a certain temperature and expands as a gas when exceeding a certain temperature. FIG. 15 shows a saturation curve C1 of thermolyd and a saturation curve C2 of water. Since the temperature at which the thermo liquid 69 becomes gas is lower than the temperature at which water becomes steam by ΔT (about 10 ° C.), the thermo liquid 69 is vaporized and vaporized when the inside of the air vent 39 is an atmosphere of water vapor W2. Thus, the sealed space containing the expanded thermo liquid 69 pushes the diaphragms 66a on both sides outward, and closes the gap between the valve 66 and the valve port 68 formed by the diaphragm 66a (FIG. 12). Conversely, when the inside is at a low temperature (the surrounding environment is a non-condensable gas A3 such as air), the thermo liquid 69 is in a liquid state, the diaphragm 66a contracts inward, and the valve 66 and the valve port Air or the like is discharged from the gaps 68 (FIG. 14).

以上の構成において、制御装置60は、冷却ファン46で冷却して水蒸気W2を水(凝縮水)W1に戻す凝縮器13における液面65の位置を所定範囲内で変化させるように制御するための制御装置である。制御装置60は、凝縮器13における気相部70と液相部71との境界である液面65の位置を検出する液面センサ38からの検出信号に基づき、上記の所定範囲の下限よりも低下するときには凝縮器13内に水を供給するリターンポンプ37のモータ36の動作を制御し、不足分の水を開放タンク32から配管35を介して補充する。また液相部71の液面65の位置が上記の所定範囲の上限を超えるときには、中間排水口59とエアベント39等により開放タンク32に超過した水を排出する。こうして、液面センサ38に基づく下限およびエアベント39に基づく上限で決まる範囲によって液面65の位置の望ましい所定範囲が設定される。   In the above configuration, the control device 60 controls the position of the liquid surface 65 in the condenser 13 that is cooled by the cooling fan 46 and returns the water vapor W2 to the water (condensed water) W1 so as to change within a predetermined range. It is a control device. Based on the detection signal from the liquid level sensor 38 that detects the position of the liquid level 65 that is the boundary between the gas phase part 70 and the liquid phase part 71 in the condenser 13, the control device 60 is lower than the lower limit of the predetermined range. When it drops, the operation of the motor 36 of the return pump 37 that supplies water into the condenser 13 is controlled, and the insufficient amount of water is replenished from the open tank 32 through the pipe 35. Further, when the position of the liquid surface 65 of the liquid phase portion 71 exceeds the upper limit of the predetermined range, the excess water is discharged to the open tank 32 by the intermediate drain 59 and the air vent 39 and the like. Thus, a desirable predetermined range of the position of the liquid level 65 is set by a range determined by the lower limit based on the liquid level sensor 38 and the upper limit based on the air vent 39.

さらに詳しく説明する。凝縮器13の中間室56に、水(凝縮水)W1を排水するのための中間排水口59を設置して液面65の上限位置を規制する。中間排水口59以上に液面65が上昇したときは中間排水口59からリザーブ用開放タンク32に水をオーバーフローさせることにより液面65の位置を下げる。液面65が中間排水口59より下側に位置するときには、中間排水口59から水蒸気が排出されないように、中間排水口59にはエアベント39が設置されている。図12〜図14に示したように、水蒸気の排出を阻止するためのエアベント39は、内部に水蒸気が存在するときには自動的に閉弁し、内部に空気(不凝縮ガス)や水が存在するときには自動的に開弁する作動を行う。また中間排水口59の下側の位置には液面センサ38を配置して、液面65の位置が液面センサ38よりも低下したときには開放タンク32からリターンポンプ37により給水して液面65の位置を液面センサ38の位置まで上昇させる。上記の作用に基づき液面65の位置は常に中間排水口59と液面センサ38の間の範囲内に維持される。中間排水口59と液面センサ38の間隔が広くなると、水蒸気W2側と水(凝縮水)W1側の伝熱面積の誤差が大きくなる。逆に当該間隔が小さくなると、リターンポンプ37とエアベント39の動作が頻繁に起きることになる。従って、中間排水口59と液面センサ38の間隔は、これらの2つの影響が共に小さくなる範囲に設定されればよい。さらに該伝熱面積を一定化することを主眼とすれば、当該間隔は限りなく小さく、ゼロとすることが望ましい。   This will be described in more detail. An intermediate drain port 59 for draining water (condensed water) W1 is installed in the intermediate chamber 56 of the condenser 13 to regulate the upper limit position of the liquid level 65. When the liquid level 65 rises above the intermediate drainage port 59, the position of the liquid level 65 is lowered by causing water to overflow from the intermediate drainage port 59 to the reserve open tank 32. When the liquid level 65 is located below the intermediate drainage port 59, an air vent 39 is installed at the intermediate drainage port 59 so that water vapor is not discharged from the intermediate drainage port 59. As shown in FIGS. 12 to 14, the air vent 39 for preventing the discharge of water vapor is automatically closed when water vapor is present inside, and air (non-condensable gas) or water is present inside. Sometimes the valve opens automatically. Further, a liquid level sensor 38 is disposed at a position below the intermediate drain 59, and when the position of the liquid level 65 is lower than the liquid level sensor 38, water is supplied from the open tank 32 by the return pump 37 and the liquid level 65 is supplied. Is raised to the position of the liquid level sensor 38. Based on the above action, the position of the liquid level 65 is always maintained within the range between the intermediate drain 59 and the liquid level sensor 38. When the interval between the intermediate drain 59 and the liquid level sensor 38 is increased, the error in the heat transfer area between the water vapor W2 side and the water (condensed water) W1 side increases. On the contrary, when the interval becomes small, the operations of the return pump 37 and the air vent 39 frequently occur. Therefore, the distance between the intermediate drain 59 and the liquid level sensor 38 may be set within a range where both of these two effects are reduced. Furthermore, if the main point is to make the heat transfer area constant, the interval is infinitely small and is preferably zero.

図16に液面65の位置設定の詳細を示す。図16で、(A)は液面センサ38とエアベント39と液面65の位置関係を示し、(B)は液面位置とエアベントの動作とリターンポンプの動作との関係を表で示している。   FIG. 16 shows details of the position setting of the liquid level 65. 16A shows the positional relationship among the liquid level sensor 38, the air vent 39, and the liquid level 65, and FIG. 16B shows the relationship between the liquid level position, the operation of the air vent, and the operation of the return pump. .

図16の(A)では、上限液面位置としてH、下限液面位置としてH、液面位置65としてHがそれぞれ設定されている。液面65の位置Hが上限液面位置Hより高いときには、エアベント39は開状態であり、リターンポンプ37はオフ(OFF)である。液面65の位置Hが、上限液面位置Hと下限液面位置Hの間にあるときは、エアベント39は閉状態であり、リターンポンプ37はオフである。液面65の位置Hが下限液面位置Hより低いときには、エアベント39は閉状態であり、リターンポンプ37はオン(ON)である。以上により、液面65の変動は上限液面位置Hと下限液面位置Hの範囲内に抑えられる。 In FIG. 16A, H A is set as the upper limit liquid level position, H B is set as the lower limit liquid level position, and HL is set as the liquid level position 65. When the position HL of the liquid level 65 is higher than the upper limit liquid level position HA , the air vent 39 is in an open state and the return pump 37 is off (OFF). Position H L of the liquid level 65, when located between the upper liquid surface position H A and the lower limit liquid level position H B is the air vent 39 is closed, the return pump 37 is off. When the position H L of the liquid level 65 is lower than the lower limit liquid level position H B is the air vent 39 is closed, the return pump 37 is turned on (ON). Thus, variation of the liquid level 65 is suppressed to the upper limit liquid level position in the range of H A and the lower limit liquid level position H B.

またランキンサイクル装置10の起動・停止時や過渡的変化時に水蒸気の流入量(質量流量)や凝縮器13から高圧給水ポンプ44への排水量(質量流量)が変化する場合にも、凝縮器13の内部における液面65の位置の変動を抑制し、安定して凝縮器13の運転を行うことができる。   In addition, when the Rankine cycle apparatus 10 is started / stopped or transiently changed, the amount of water vapor (mass flow rate) or the amount of drainage (mass flow rate) from the condenser 13 to the high-pressure feed water pump 44 changes. The fluctuation | variation of the position of the liquid level 65 inside can be suppressed, and the operation | movement of the condenser 13 can be performed stably.

さらに、図10で示したように、ランキンサイクル装置10の密閉された主回路とは別に、大気開放のリザーブ用開放タンク32が設けられている。開放タンク32は、凝縮器13と、その中間排水口59に接続されたエアベント39とチャッキ弁58を介して接続されている。また開放タンク32の下部は、リターンポンプ37と配管35と逆止弁34を介して凝縮器13の出口部13aに接続されている。液面65が中間排水口59より高い場合には水は開放タンク32にオーバーフローされ、液面65が液面センサ38より低い場合にはリターンポンプ37が作動して水の補充が行われる。凝縮器13の下流に位置する高圧給水ポンプ44は給水量が制御されているため、リターンポンプ37が作動すると、凝縮器13内への給水で液面65が上昇して液面センサ38の位置でリターンポンプ37は停止する。また中間排水口59と液面センサ38を含む領域に中間室56を設けて複数の冷却パイプ(凝縮管)55が集合するような構造としたため、中間排水口59からの排水時やリターンポンプ37からの給水時に液面65の変化の応答性を良好にし、かつ安定させることができる。なお、水蒸気導入室13A側と集水室13B側の中間室56部分を各冷却パイプ(凝縮管)55が連通されていればよく、中間室56を設けることは必須のことではない。   Further, as shown in FIG. 10, a reserve release tank 32 that is open to the atmosphere is provided separately from the sealed main circuit of the Rankine cycle apparatus 10. The open tank 32 is connected to the condenser 13 through an air vent 39 connected to the intermediate drain 59 and a check valve 58. The lower part of the open tank 32 is connected to the outlet 13 a of the condenser 13 via a return pump 37, a pipe 35 and a check valve 34. When the liquid level 65 is higher than the intermediate drain 59, the water overflows into the open tank 32, and when the liquid level 65 is lower than the liquid level sensor 38, the return pump 37 is operated to replenish the water. Since the water supply amount of the high-pressure feed pump 44 located downstream of the condenser 13 is controlled, when the return pump 37 is activated, the liquid level 65 rises due to the water supply into the condenser 13 and the position of the liquid level sensor 38. Thus, the return pump 37 stops. Further, since an intermediate chamber 56 is provided in a region including the intermediate drain port 59 and the liquid level sensor 38 and a plurality of cooling pipes (condensation pipes) 55 are gathered, the drain pump 59 or the return pump 37 is drained from the intermediate drain port 59. It is possible to improve and stabilize the responsiveness of the change in the liquid level 65 when water is supplied. In addition, it is only necessary that each cooling pipe (condensation pipe) 55 communicates with the intermediate chamber 56 portion on the water vapor introducing chamber 13A side and the water collecting chamber 13B side, and the provision of the intermediate chamber 56 is not essential.

次に、図17のフローチャートを参照して、制御装置60において実施される液面位置制御の流れを説明する。   Next, the flow of the liquid surface position control performed in the control device 60 will be described with reference to the flowchart of FIG.

最初に、液面センサ38によって液面65の位置Hの読込みを行う(ステップS10)。液面位置Hが上限液面位置Hよりも高いか否かが判断される(ステップS11)。もし液面位置Hが上限液面位置Hより高いときには、エアベント39が開かれて排水され、液面65が下げられる(ステップS12)。その後、リターンに移行してステップS10に戻る。もし液面位置Hが上限液面位置H以下のときには、エアベント39を閉じる(ステップS13)。次のステップでは、液面位置Hが下限液面位置Hより低いか否かが判断される(ステップS14)。もし液面位置Hが下限液面位置Hより低いときには、リターンポンプ37がオンになり、水が補給される(ステップS15)。もし液面位置Hが下限液面位置H以上のときには、リターンポンプ37がオフとなり、水の補給は行われない(ステップS16)。その後、リターンに移行してステップS10に戻る。 First, the position HL of the liquid level 65 is read by the liquid level sensor 38 (step S10). It is determined whether or not the liquid level position H L is higher than the upper limit liquid level position H A (step S11). If the liquid level position H L is higher than the upper limit liquid level position HA , the air vent 39 is opened and drained, and the liquid level 65 is lowered (step S12). Thereafter, the process returns to step S10 and returns to step S10. If the liquid level position HL is equal to or lower than the upper limit liquid level position HA , the air vent 39 is closed (step S13). The next step, whether the liquid surface position H L is lower than the lower limit liquid level position H B is determined (step S14). If and when the liquid level position H L is lower than the lower limit liquid level position H B is the return pump 37 is turned on, water is supplied (step S15). If and when the liquid level position H L is equal to or greater than the lower limit liquid level position H B is the return pump 37 is turned off, supply of water is not performed (step S16). Thereafter, the process returns to step S10 and returns to step S10.

図18は、本実施形態に係るランキンサイクル装置10を搭載した車両の車速変化とエンジン出力変化と蒸発器への給水流量と凝縮器の液面位置の変化を、従来装置と比較して示すタイミングチャートである。図18の(A)は車速の変化、(B)はエンジン出力の変化、(C)は従来装置での蒸発器給水流量の変化、(D)は従来装置の凝縮器での液面位置の変化、をそれぞれ示す。図13で横軸は時間である。ランキンサイクル装置が搭載された車両が図18(A)で示すような車速変化をするとき、図18(B)で示すようにエンジン出力が変化し、それに関連して図18(C)に示すように蒸発器への給水流量の変化が生じ、さらに図18(D)に示すように凝縮器の液面位置が変化する。換言すれば、横方向の時間軸において、車両が時刻t1,t3,t5で発進し、時刻t2,t4,t6で停止したとき、その車両の発進・停止に伴ってエンジン出力は変化し、蒸発器への給水流量も変化し、凝縮器の液面位置が変動する。   FIG. 18 is a timing chart showing changes in vehicle speed, engine output, feed water flow rate to the evaporator, and change in the liquid level position of the condenser in comparison with the conventional device, in a vehicle equipped with the Rankine cycle device 10 according to the present embodiment. It is a chart. 18A shows the change in the vehicle speed, FIG. 18B shows the change in the engine output, FIG. 18C shows the change in the evaporator feed water flow rate in the conventional apparatus, and FIG. 18D shows the liquid level position in the condenser of the conventional apparatus. Each change is shown. In FIG. 13, the horizontal axis represents time. When the vehicle on which the Rankine cycle device is mounted changes the vehicle speed as shown in FIG. 18 (A), the engine output changes as shown in FIG. 18 (B), and as shown in FIG. 18 (C). Thus, a change in the feed water flow rate to the evaporator occurs, and the liquid level position of the condenser changes as shown in FIG. In other words, on the lateral time axis, when the vehicle starts at times t1, t3, and t5 and stops at times t2, t4, and t6, the engine output changes as the vehicle starts and stops, evaporating The feed water flow rate to the condenser also changes, and the liquid level position of the condenser fluctuates.

上記のように、従来の車載用ランキンサイクルの凝縮器100では、図18(A)に示したように車両の発進・停止時や過渡的車速変化時に、図18(B)に示すごとくエンジン出力が変化するので、蒸発器111への給水流量が変化し、凝縮器100の冷却パイプ103における液面位置112が変動することになる。つまり、凝縮器100において、水蒸気の流入量が凝縮水の排水量より多い場合には液面位置112は上昇し、水蒸気の流入量が凝縮水の排水量より少ない場合には液面位置112は低下することになる。   As described above, in the on-vehicle Rankine cycle condenser 100, as shown in FIG. 18 (A), when the vehicle starts / stops or when the vehicle speed changes transiently, the engine output as shown in FIG. 18 (B). Therefore, the feed water flow rate to the evaporator 111 changes, and the liquid level position 112 in the cooling pipe 103 of the condenser 100 changes. That is, in the condenser 100, when the inflow amount of water vapor is larger than the drainage amount of condensed water, the liquid level position 112 rises, and when the inflow amount of water vapor is less than the drainage amount of condensed water, the liquid level position 112 decreases. It will be.

上記に対して、本実施形態の構成によれば、車両が図18(A)で示すような車速変化をするとき、前述の通り液面位置の制御が行われるので、液面位置は、車両の発進時と停止時において上限位置Hと下限位置Hの間での変動のみであり、大きな変動は起こらない。 As opposed to the above, according to the configuration of the present embodiment, when the vehicle changes the vehicle speed as shown in FIG. 18A, the liquid level position is controlled as described above. and at the time when the starting and stopping only variation between the upper limit position H a and the lower limit position H B, large variation does not occur.

以上のように、凝縮器13内に貯留される水(凝縮水)W1の液面65の位置変動を所定範囲に抑制することにより、凝縮器13における水蒸気に対応する気相部と凝縮水に対応する液相部の互いの伝熱面積の変化を低減して、その伝熱面積の変化を考慮することなく冷却を行え、かつ制御の精度向上を図り、ポンプ装置内のキャビテーションおよび、蒸発器11での再加熱の際の余分な熱エネルギの消費を低減する凝縮器13の液面位置制御装置を得ることができる。   As described above, by suppressing the position fluctuation of the liquid level 65 of the water (condensed water) W1 stored in the condenser 13 to a predetermined range, the vapor phase portion corresponding to the water vapor in the condenser 13 and the condensed water are reduced. Cavitation in the pump device and the evaporator can be reduced by reducing the change in the heat transfer area of the corresponding liquid phase part, allowing cooling without considering the change in the heat transfer area, and improving the control accuracy. Thus, the liquid surface position control device for the condenser 13 that reduces the consumption of excess heat energy during the reheating at 11 can be obtained.

また伝熱面積の変化幅を許容範囲内に保つことができ、かつ液相作動媒体の排出と補充供給の切換え動作にヒステリシスを持たせることができ、それによって切換え動作の頻度を少なくし、凝縮器の作動安定化と共に、排出および補充供給に係わる装置の耐久性が向上する。さらに、液相作動媒体(水)を排出して設定液面を適切に制御しつつ、気相作動媒体(水蒸気)の排出は阻止するので、凝縮器の作動安定化を図ることができる。また、液相作動媒体を蓄えたリザーブ用開放タンクからリターンポンプを介して直接に設定液面まで液相作動媒体の補充供給することができ、これにより液面位置の調整をポンプの高応答・高精度の供給量制御により、液面位置を早期に正確に安定させることができる。さらに、回路内で作動媒体の総質量流量を維持しつつ液面位置制御が可能となり、作動媒体の外部への排出、および外部からの補充という特別な装置を付加する必要がない循環回路として構成できる。さらに、凝縮器の各冷却パイプ毎の液面位置のばらつきを少なくでき、液相作動媒体の排水および補充供給時における液面を早期に正確に安定させることができ、凝縮器の作動安定化を行うことができる。   In addition, the change width of the heat transfer area can be maintained within an allowable range, and the switching operation of discharging the liquid phase working medium and replenishing supply can be provided with hysteresis, thereby reducing the frequency of the switching operation and condensing. As the operation of the vessel is stabilized, the durability of the device for discharging and replenishing is improved. Furthermore, since the discharge of the gas phase working medium (water vapor) is prevented while the liquid phase working medium (water) is discharged and the set liquid level is appropriately controlled, the operation of the condenser can be stabilized. In addition, the liquid phase working medium can be replenished and supplied to the set liquid level directly from the open reservoir for storing the liquid phase working medium via the return pump. The liquid level position can be stabilized accurately at an early stage by highly accurate supply amount control. Furthermore, it is possible to control the liquid level while maintaining the total mass flow rate of the working medium in the circuit, and it is configured as a circulation circuit that does not require the addition of a special device for discharging the working medium to the outside and replenishing from the outside. it can. Furthermore, it is possible to reduce the variation of the liquid level position for each cooling pipe of the condenser, and to stabilize the liquid level quickly and accurately at the time of draining and replenishing the liquid phase working medium, thereby stabilizing the operation of the condenser. It can be carried out.

本発明は、車載用ランキンサイクル装置の膨張機や蒸発器等の許容限度圧を超える高圧が生じたときのリリーフ弁装置として利用される。   INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is used as a relief valve device when a high pressure exceeding an allowable limit pressure such as an expander or an evaporator of a vehicle-mounted Rankine cycle device is generated.

本発明に係るランキンサイクル装置の全体システムを示す構成図である。It is a lineblock diagram showing the whole Rankine cycle device system concerning the present invention. 本実施形態に係る給水ポンプユニットの内部構造を示す部分断面側面図である。It is a fragmentary sectional side view which shows the internal structure of the water supply pump unit which concerns on this embodiment. 本発明に係るランキンサイクル装置を車両に搭載したときの配置構成を示す図である。It is a figure which shows arrangement | positioning structure when the Rankine-cycle apparatus based on this invention is mounted in a vehicle. 排ガスエネルギの時間変化を示すグラフである。It is a graph which shows the time change of exhaust gas energy. 目標給水量の時間変化を示すグラフである。It is a graph which shows the time change of target water supply amount. 蒸気圧力の時間変化を示すグラフである。It is a graph which shows the time change of steam pressure. 第2リリーフ弁としてのリリーフ弁の断面図である。It is sectional drawing of the relief valve as a 2nd relief valve. 第1リリーフ弁としての破裂式安全弁の部分断面図である。It is a fragmentary sectional view of the bursting type safety valve as a 1st relief valve. 第1リリーフ弁としての破裂式安全弁の破裂板の斜視図である。It is a perspective view of the rupture disk of the rupture-type safety valve as a 1st relief valve. ランキンサイクル装置の作動媒体の流れを示すシステム構成図である。It is a system block diagram which shows the flow of the working medium of a Rankine cycle apparatus. 凝縮器の部分の内部構造と周辺装置を示す側面図である。It is a side view which shows the internal structure and peripheral device of the part of a condenser. エアベントの閉じているときの構造を示す断面図である。It is sectional drawing which shows a structure when the air vent is closed. 図12におけるA−A線断面図である。It is the sectional view on the AA line in FIG. エアベントの開いているときの構造を示す断面図である。It is sectional drawing which shows a structure when the air vent is open. サーモリキッドと水の飽和曲線を示すグラフである。It is a graph which shows the saturation curve of a thermo liquid and water. 液面位置設定の詳細を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the detail of a liquid level position setting. 凝縮器の液面位置制御装置の動作フローを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the operation | movement flow of the liquid level position control apparatus of a condenser. 本発明に係るランキンサイクル装置を搭載した車両の車速変化とエンジン出力変化と蒸発器への給水流量と凝縮器の液面位置の変化を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows the change of the vehicle speed change of the vehicle carrying the Rankine-cycle apparatus based on this invention, an engine output change, the feed water flow volume to an evaporator, and the liquid level position of a condenser. 従来の車載用ランキンサイクル装置を簡略して示した模式図である。It is the schematic diagram which showed the conventional vehicle-mounted Rankine-cycle apparatus simply.

符号の説明Explanation of symbols

10 ランキンサイクル装置
11 蒸発器
12 膨張機
13 凝縮器
14 給水ポンプユニット
15 配管
16 配管
17 配管
18 配管
22 安全弁
26 配管
32 開放タンク
37 リターンポンプ
38 液面センサ
39 エアベント
41 密閉タンク
42 水コアレッサ
43 モータ
44 高圧給水ポンプ
45 排気管
46,47,48 冷却ファン
202 リリーフ弁
209 流量制限装置(オリフィス)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Rankine cycle apparatus 11 Evaporator 12 Expander 13 Condenser 14 Water supply pump unit 15 Piping 16 Piping 17 Piping 18 Piping 22 Safety valve 26 Piping 32 Open tank 37 Return pump 38 Liquid level sensor 39 Air vent 41 Sealed tank 42 Water corelesser 43 Motor 44 High-pressure feed pump 45 Exhaust pipe 46, 47, 48 Cooling fan 202 Relief valve 209 Flow restriction device (orifice)

Claims (5)

熱源からの熱により液相作動媒体を加熱して気相作動媒体に相変化させる蒸発器と、
前記蒸発器が排出した気相作動媒体の熱エネルギを機械エネルギに変換する膨張機と、
前記膨張機が排出した気相作動媒体を冷却して液相作動媒体に相変化させる凝縮器と、
前記凝縮器が排出した液相作動媒体を加圧して蒸発器に供給する供給ポンプとを閉回路内に備えたランキンサイクル装置において、
前記供給ポンプと前記蒸発器の間であって、作動媒体が液相状態にある前記閉回路中に、前記閉回路内の内圧が少なくとも前記膨張機または前記蒸発器の許容限度圧より低圧に設定された設定限度圧より高い圧力のとき、前記閉回路外へ作動媒体を排出する、排出弁装置を設け
前記排出弁装置から前記閉回路外へ排出される作動媒体の少なくとも一部を前記熱源の周りに排出することを特徴とするランキンサイクル装置。
An evaporator that heats the liquid phase working medium by heat from a heat source to change the phase to a gas phase working medium;
An expander that converts thermal energy of the gas phase working medium discharged from the evaporator into mechanical energy;
A condenser that cools the gas phase working medium discharged from the expander and changes the phase to a liquid phase working medium;
In the Rankine cycle device provided with a supply pump that pressurizes the liquid-phase working medium discharged from the condenser and supplies it to the evaporator in a closed circuit,
During the closed circuit between the supply pump and the evaporator and in which the working medium is in a liquid phase state, the internal pressure in the closed circuit is set to be at least lower than the allowable limit pressure of the expander or the evaporator. A discharge valve device for discharging the working medium out of the closed circuit when the pressure is higher than the set limit pressure ,
The Rankine cycle device , wherein at least a part of the working medium discharged from the discharge valve device to the outside of the closed circuit is discharged around the heat source .
前記排出弁装置は、排出される前記作動媒体を前記閉回路外へ導出し、前記閉回路外へ排出する排出通路を複数備え、前記排出通路中の少なくとも一部に流量制限装置を設けたことを特徴とする請求項1記載のランキンサイクル装置。 The discharge valve device includes a plurality of discharge passages for leading the discharged working medium out of the closed circuit and discharging the working medium out of the closed circuit, and a flow restriction device is provided in at least a part of the discharge passage. Rankine cycle system according to claim 1 Symbol mounting characterized. 前記排出弁装置は、少なくとも前記蒸発器よりも前記供給ポンプの側に近づけて配設したことを特徴とする請求項1記載のランキンサイクル装置。   The Rankine cycle device according to claim 1, wherein the discharge valve device is disposed closer to the supply pump than at least the evaporator. 熱源からの熱により液相作動媒体を加熱して気相作動媒体に相変化させる蒸発器と、An evaporator that heats the liquid phase working medium with heat from a heat source to change the phase to a gas phase working medium;
前記蒸発器が排出した気相作動媒体の熱エネルギを機械エネルギに変換する膨張機と、An expander that converts thermal energy of the gas phase working medium discharged from the evaporator into mechanical energy;
前記膨張機が排出した気相作動媒体を冷却して液相作動媒体に相変化させる凝縮器と、A condenser that cools the gas phase working medium discharged from the expander and changes the phase to a liquid phase working medium;
前記凝縮器が排出した液相作動媒体を加圧して蒸発器に供給する供給ポンプとを閉回路内に備えたランキンサイクル装置において、In the Rankine cycle device provided in a closed circuit with a supply pump that pressurizes the liquid-phase working medium discharged from the condenser and supplies it to the evaporator,
前記供給ポンプと前記蒸発器の間であって、作動媒体が液相状態にある前記閉回路中に、前記閉回路内の内圧が少なくとも前記膨張機または前記蒸発器の許容限度圧より低圧に設定された設定限度圧より高い圧力のとき、前記閉回路を大気に開放すると共に、前記回路内の作動媒体を前記閉回路外へ排出する、排出弁装置を、少なくとも前記蒸発器よりも前記供給ポンプの側に近づけて配設したことを特徴とするランキンサイクル装置。During the closed circuit between the supply pump and the evaporator and in which the working medium is in a liquid phase state, the internal pressure in the closed circuit is set to be at least lower than the allowable limit pressure of the expander or the evaporator. A discharge valve device that opens the closed circuit to the atmosphere and discharges the working medium in the circuit to the outside of the closed circuit when the pressure is higher than the set limit pressure. A Rankine cycle device, which is arranged close to the side.
前記排出弁装置は、排出される前記作動媒体を前記閉回路外へ導出し、前記閉回路外へ排出する排出通路を複数備え、前記排出通路中の少なくとも一部に流量制限装置を設けたことを特徴とする請求項4記載のランキンサイクル装置。The discharge valve device includes a plurality of discharge passages for leading the discharged working medium out of the closed circuit and discharging the working medium out of the closed circuit, and a flow restriction device is provided in at least a part of the discharge passage. The Rankine cycle apparatus according to claim 4.
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